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摘要：利用单片机对温度进行实时监测和控制具有非常重要的实用价值。其结构和实现较为简单，应用领域广泛，已经成为现代集成工业控制系统中的一个重要组成部分。通过对单片机温度控制系统的设计可以增强我们的实际操作能力和应对能力。
关键词：温度控制系统 单片机 设计
在工业生产中，电流、电压、温度等都是常用的被控参数。比如：在化工生产、机械制造等领域中，我们都必须对各种加热炉、反应炉的温度加以检测与控制。通常情况下，对温度的检测和控制可以借助单片机来实现，这主要是因为单片机不仅体积较小，而且重量非常轻便，具有很强的抗干扰能力，另外，对环境没有很高的要求等优点。即便不是电子专业的人员，经过自己不断的对单片机理论知识的学习，再加上一定的实践经验，也能开发会预期的单片机系统。而文章所探讨的单片机的温度控制系统是工业生产中应用最广泛的例子，相信广大学者凭借自己的聪明才智，将单片机系统广泛应用到工业生产中，从而提高工业生产产品的数量与质量，使单片机在市场中占有较大的比例，利用最科学设计为企业带来更大的经济效益。
1.单片机温度控制中的硬件部分
实现对温度的控制不仅需要中央处理和控制部件如单片机，还涉及温度检测和采集部分、模数转换部分、信号放大部分、显示部分等构成。其中，非常重要的一部分是温度测量部分。选用适当的热敏电阻可以精确感应温度的变化，进而实现温度的控制。整个系统的设计思想主要包括如下几个部分：首先是利用温度传感器对温度进行采集，然后通过A/D 转换器将采集到的模拟信号转变为数字电信号传递给单片机部分和显示部分，如数码管等。进而单片机根据系统要求发送相应的控制信号，通过定时器或者其他控制部件等实现保温或者加热等操作，完成对整个系统的温度控制的目的。本文以控制一个加热炉的温度为例，进行具体说明。
主机部分采用89C52 芯片作为单片机温度控制系统的核心。该芯片的选取主要鉴于对温度控制的要求不是非常高，控制和运算处理等879C52 可以满足实际要求。温度检测部分由温度传感器、电传感器（变送器）、A/D转换器等三个部分构成。其中，系统要求不同，所需要采用的温度传感器和变送器也不尽相同。这主要是由温度传感器中的热敏电阻所能工作的范围决定的。由于热电偶的结构简单，测量范围广，即便是在较高温度中也可以实现较为精确的测量，因此电传感器部分可以选择采用热电偶。利用热电偶将测量温度信号转变为电信号，经过放大滤波等处理后进行A/D 转换，送入单片机进行分析和处理。温度控制部分，本文使用可控硅调功器实现对电炉的温度控制。采用这种控制方式的优势在于可以将双向可控硅和电炉的加热电阻丝直接与220V 交流市电进行串接，增强了系统的适应性。通过软件编程，控制单片机的某一输出端口将控制帧经过光耦合和驱动电路输送到可控硅的控制端，这样可以提高系统的稳定度，减少干扰。通过控制帧的变化可以控制可控硅的状态，进而实现对电炉通电加热或断电等待的控制。为便于管理，本系统还设计了人机对话部分。该部分主要由输入键盘，LED显示、超范围报警灯三部分组成。其中，键盘主要用来对单片机输入温度控制信号，控制温度控制系统所需要维持的温度，或者对系统温度进行调整。LED显示部分与单片机进行连接，接收单片机输出的当前温度信号并进行显示，便于操作人员对温度控制系统进行操作和修正。报警部分可以对单片机连接一个简单的蜂鸣器。当系统温度高于或者低于限定温度时，单片机输出警报信号，蜂鸣器进行报警。为满足系统要求，还需要对系统添加实时时钟电路和看门狗电路。实时时钟电路可以用来进行采样周期、PLD控制算法等的控制。看门狗电路用来提高系统的可靠性和稳定性。
2.单片机温度控制中的软件部分
2.1 系统上电后工作流程
系统上电后首先等待单片机响应，单片机响应由键盘启动键控制。此时，可以先由键盘进行预定温度设置，设置完毕后，启动系统，然后单片机根据预定工作方式对当前系统实时采集的温度进行检测并与预设温度进行对比，根据对比结果控制电炉是否进行加热。若采集温度值低于最小预设值则启动加热，若采集温度值达到预设最高温度则停止加热。同时，LED对系统采集温度进行实时显示。通过上述过程可以实现对温度的自动控制。若需要改变控制温度范围可以通过键盘调用单片机中断服务程序，重新输入预设温度，改变系统工作状态。
2.2 资源分配
根据系统设计思想，对单片机进行地址分配如下：地址位50H～51H 用来存储当前的检测温度，高位在前；地址位52H～53H 用来存储预设温度，高位在前；54H～56H为采用BCD码存储的温度显示缓冲区，分别表示百十个位；59H～7FH为堆栈区；报警标志位为PSW.5位，F0为0时表示禁止报警，F0 为1 时表示允许报警。系统初始化时上述地址中的内容均为0。单片机的接口分配如下：I/O 口的P1.0～P1.3 为键盘输入端口；P1.6～P1.7为报警和电炉控制端口。若系统温度不是非常高，A/D 转换器使用ADC0809即可满足要求。
2.3 软件设计
主程序的功能实现主要通过中断的方式实现，各中断中为相应的功能模块。系统完成初始化后，进行温度预设和定时器0的设置。定时器0主要用于产生中断。根据系统需求，可以设定中断方式和中断间隔，本系统设定中断时间为5秒。本系统使用的晶振频率为6MHz，最大定时是130ms，因此，需要通过编程计数，实现5秒的定时采样
3.结论
本文所设计的单片机的温度控制系统经调试运行良好， 电路简单、性能可靠，且性价比很高， 因此具有一定的应用价值。
关键词：温度控制系统 单片机 设计
在工业生产中，电流、电压、温度等都是常用的被控参数。比如：在化工生产、机械制造等领域中，我们都必须对各种加热炉、反应炉的温度加以检测与控制。通常情况下，对温度的检测和控制可以借助单片机来实现，这主要是因为单片机不仅体积较小，而且重量非常轻便，具有很强的抗干扰能力，另外，对环境没有很高的要求等优点。即便不是电子专业的人员，经过自己不断的对单片机理论知识的学习，再加上一定的实践经验，也能开发会预期的单片机系统。而文章所探讨的单片机的温度控制系统是工业生产中应用最广泛的例子，相信广大学者凭借自己的聪明才智，将单片机系统广泛应用到工业生产中，从而提高工业生产产品的数量与质量，使单片机在市场中占有较大的比例，利用最科学设计为企业带来更大的经济效益。
1.单片机温度控制中的硬件部分
实现对温度的控制不仅需要中央处理和控制部件如单片机，还涉及温度检测和采集部分、模数转换部分、信号放大部分、显示部分等构成。其中，非常重要的一部分是温度测量部分。选用适当的热敏电阻可以精确感应温度的变化，进而实现温度的控制。整个系统的设计思想主要包括如下几个部分：首先是利用温度传感器对温度进行采集，然后通过A/D 转换器将采集到的模拟信号转变为数字电信号传递给单片机部分和显示部分，如数码管等。进而单片机根据系统要求发送相应的控制信号，通过定时器或者其他控制部件等实现保温或者加热等操作，完成对整个系统的温度控制的目的。本文以控制一个加热炉的温度为例，进行具体说明。
主机部分采用89C52 芯片作为单片机温度控制系统的核心。该芯片的选取主要鉴于对温度控制的要求不是非常高，控制和运算处理等879C52 可以满足实际要求。温度检测部分由温度传感器、电传感器（变送器）、A/D转换器等三个部分构成。其中，系统要求不同，所需要采用的温度传感器和变送器也不尽相同。这主要是由温度传感器中的热敏电阻所能工作的范围决定的。由于热电偶的结构简单，测量范围广，即便是在较高温度中也可以实现较为精确的测量，因此电传感器部分可以选择采用热电偶。利用热电偶将测量温度信号转变为电信号，经过放大滤波等处理后进行A/D 转换，送入单片机进行分析和处理。温度控制部分，本文使用可控硅调功器实现对电炉的温度控制。采用这种控制方式的优势在于可以将双向可控硅和电炉的加热电阻丝直接与220V 交流市电进行串接，增强了系统的适应性。通过软件编程，控制单片机的某一输出端口将控制帧经过光耦合和驱动电路输送到可控硅的控制端，这样可以提高系统的稳定度，减少干扰。通过控制帧的变化可以控制可控硅的状态，进而实现对电炉通电加热或断电等待的控制。为便于管理，本系统还设计了人机对话部分。该部分主要由输入键盘，LED显示、超范围报警灯三部分组成。其中，键盘主要用来对单片机输入温度控制信号，控制温度控制系统所需要维持的温度，或者对系统温度进行调整。LED显示部分与单片机进行连接，接收单片机输出的当前温度信号并进行显示，便于操作人员对温度控制系统进行操作和修正。报警部分可以对单片机连接一个简单的蜂鸣器。当系统温度高于或者低于限定温度时，单片机输出警报信号，蜂鸣器进行报警。为满足系统要求，还需要对系统添加实时时钟电路和看门狗电路。实时时钟电路可以用来进行采样周期、PLD控制算法等的控制。看门狗电路用来提高系统的可靠性和稳定性。
2.单片机温度控制中的软件部分
2.1 系统上电后工作流程
系统上电后首先等待单片机响应，单片机响应由键盘启动键控制。此时，可以先由键盘进行预定温度设置，设置完毕后，启动系统，然后单片机根据预定工作方式对当前系统实时采集的温度进行检测并与预设温度进行对比，根据对比结果控制电炉是否进行加热。若采集温度值低于最小预设值则启动加热，若采集温度值达到预设最高温度则停止加热。同时，LED对系统采集温度进行实时显示。通过上述过程可以实现对温度的自动控制。若需要改变控制温度范围可以通过键盘调用单片机中断服务程序，重新输入预设温度，改变系统工作状态。
2.2 资源分配
根据系统设计思想，对单片机进行地址分配如下：地址位50H～51H 用来存储当前的检测温度，高位在前；地址位52H～53H 用来存储预设温度，高位在前；54H～56H为采用BCD码存储的温度显示缓冲区，分别表示百十个位；59H～7FH为堆栈区；报警标志位为PSW.5位，F0为0时表示禁止报警，F0 为1 时表示允许报警。系统初始化时上述地址中的内容均为0。单片机的接口分配如下：I/O 口的P1.0～P1.3 为键盘输入端口；P1.6～P1.7为报警和电炉控制端口。若系统温度不是非常高，A/D 转换器使用ADC0809即可满足要求。
2.3 软件设计
主程序的功能实现主要通过中断的方式实现，各中断中为相应的功能模块。系统完成初始化后，进行温度预设和定时器0的设置。定时器0主要用于产生中断。根据系统需求，可以设定中断方式和中断间隔，本系统设定中断时间为5秒。本系统使用的晶振频率为6MHz，最大定时是130ms，因此，需要通过编程计数，实现5秒的定时采样
3.结论
本文所设计的单片机的温度控制系统经调试运行良好， 电路简单、性能可靠，且性价比很高， 因此具有一定的应用价值。